În spațiu: o altă cale (partea a II-a)

Continuam discutia despre Marte din prima parte a articolului cu explorarea.

Explorarea

Explorarea in trecutul indepartat s-a facut de pe Pamant , la inceput cu ochiul liber (din cele mai vechi timpuri) si apoi cu ajutorul instrumentelor optice, dar prefer sa trecem repede peste aceasta perioada, facand doar cateva mentiuni: sus-mentionatul Galilei, apoi studierea orbitei lui Marte de catre Brahe si calculele si analiza facute de Kepler ne-au adus legile miscarii in spatiu si preocuparea pentru distanta dintre Pamant si Marte a lui Cassini.

Popularizarea a venit aproape de secolul XX. Mai intai a fost harta detaliata a lui Giovanni Schiaparelli, care a distins (printre altele) canale pe suprafata planetei. S-a dovedit ca aceste canale au fost o simpla iluzie optica, dar nu inainte de starni curiozitatea lui Percival Lowell, care si-a dedicat cea mai mare parte a cariei studierii acestor canale, ajungand la concluzia (cu drag si entuziasm impartasita de publicul larg) ca ele sunt semn al existentei vietii inteligente pe Marte. Au aderat si alte nume mari precum Tesla, Pickering sau Kelvin, apoi a fost randul scriitorilor sa intervina (Wells, Bradbury, Burroughs, Heinlein samd). Din acest moment, notorietatea si stimularea imaginatiei umane nu vor mai parasi niciodata planeta Marte.

Sa luam inaltime si sa trecem la explorarea din afara Pamantului. Explorarea planetei Marte se incadreaza perfect in imaginea generala a explorarii spatiului si este o poveste asemanatoare cu cea prezentata in articolul despre Luna: marcata la inceputuri de rivalitatea dintre americani si sovietici, cu rusii care au pornit primii, puternic dar fara sa aiba mari motive de lauda, si americanii care au recuperat repede si le-au luat sunca din fasole bifand marile realizari; apoi in peisaj au aparut si alti actori dintre care se remarca europenii (singurii care se apropie de americani in acest moment, dar cu o karma neagra in orice incercare asociata cu planeta rosie). Drept concluzie, Marte este planeta cu cel mai mare interes pentru noi, cea mai explorata, prima tinta a misiunilor viitoare, dar este insotita de o aura neagra de ghinion care a facut ca majoritatea misiunilor sa se incheie cu insuccese. In lipsa unor motive general valabile (precum atmosfera infernala a lui Venus, sau pozitia greu de atins a lui Mercur, sau indepartarea lui Pluto etc), concluzia a fost ca avem un blestem martian care ne tine departe in mod inexplicabil.

Asadar anii ’60 au debutat cu incercarile sovietice, care in doar 2 ani (’60-’62) au avut 4 esecuri de ajunge pe orbita martiana si unul de a amartiza, iar ezitarile sovietice de a numi esecurile ne-au lasat cu abrambureala istorica Marsnik 1 nr. 1 (Mars 1M #1), Marsnik 1 nr. 2 (Mars 1M #2), Mars 2 MV4 nr.1 (Sputnik 22), Mars 2 MV4 nr.1 (numit in sfarsit Mars/Marte 1, ca recunoastere a faptului ca a reusit sa parcurga peste 100 milioane de km), Mars 2 MV3 nr. 1. In mare parte problemele au fost legate de racheta Molniya, comuna tuturor misiunilor din acea perioada (inclusiv Sputnik), in fapt o dezvoltare a rachetei balistice R-7 Semyorka. Pe la mijlocul deceniului incep si americanii, cu a lor racheta Atlas si legendara serie Mariner a JPL (Jet Propulsion Laboratory), cu care ne-am mai intalnit (pentru ca avem Venus-Mariner: respectiv 1, 2, 5, Marte-Mariner cu 3, 4, 6, 7, 8, 9 si Mercur la #10). Au inceput in 1964 cu stangul, prin Mariner 3 (esec al sistemului energetic/panourilor solare si misiunea a murit odata cu bateriile descarcate). Tot la sfarsitul anului 1964 avem si momentul de maxim suspans, liniuta spatiala, cand americanii au lansat pe 28 noiembrie Mariner 4 iar rusii pe 30 noiembrie Zond 2 (de fpat Mars 3MV4, de fapt platforma MV-Marte si Venus aflata la generatia a 3-a, de fapt Venera samd… inrudirile in spatiu sunt fara de sfarsit). Zond 2 a dat chix (era randul sistemului energetic sovietic sa dezamageasca, desi nava a reusit sa treaca pe langa Marte – n.a.: cred ca a fost un nou maxim de exasperare in programul spatial sovietic), iar americanii au sorbit caimacul zgomotos, cu al lor Mariner 4, lansat cu Atlas si treapta superioara Agena, primul care a survolat cu succes planeta Marte si ne-a lasat primele poze ale unei planete facute din spatiu.

Mariner 3 (NASA)

Marte vazut de Mariner 4 (NASA)

Mariner avea un set de instrumente stiintifice (imagine, detector de particule/praf, detector de radiatii, camera de ionizare, prelevator de plasma, telescop) dar aproape jumatate din ele nu au functionat. Totusi a adus primele informatii (atmsosfera rarefiata, temperaturi scazute, suprafata accidentata).

Si, ca sa nu credem ca a fost o intamplare, pana la sfarsitul deceniului cursa a fost reluata de doua ori. Rusii au schimbat complet platforma trecand la nave pe platforma noua, 2M si racheta Proton, si au avut un nou esec in martie 1969 cu misiunea 2M521 care nu a reusit sa ajunga pe orbita, spre ciuda echipei tehnice care a indurat o luna de lucru si pregatiri in frig extrem, si lipsa apei curente, suplinite prin sedinte politice de ridicare a moralului, dupa ce zona de lansare (inclusiv cladiri, hoteluri samd) a fost devastata de explozia rachetei N1 (pentru programul lunar), intr-o perioada cu –30 °C. Americanii au lansat Mariner 6, o noua misiune perfecta care a survolat si fotografiat planeta. Scenariul a fost reluat identic la o luna distanta, si in aprilie rusii au lansat o noua misiune nereusita, 2M522 (incendiu I zbor si apoi prabusire pe Pamant), iar americanii au lansat tot cu o luna inainte Mariner 7, care a survolat Marte la doar 6 zile dupa Mariner 6. De data asta imperialistii, in pofida vaditei inferioritati si a tehnicii precare, au trecut la fineturi arogante precum fotografierea polilor sau a satelitului Phobos. Daca persista impresia ca asistam la o serie intamplatoare, mentionam ca peste cateva luni, tot in 1969, americanii au ajuns primii pe Luna.

Anii 70 au reprezentat un deceniu prolific pentru misiunile spre Marte, cu 16 misiuni lansate, din care 5 chiar in 1971. Premiul cel mare era punerea primei nave pe orbita unei planete si asa am ajuns la ceea ce a fost, in opinia mea, poate cea mai intensa competitie din cursa spatiala, cand intr-o singura luna, mai 1971, iancheii si sovieticii (care si-au inghitit mandria si spre exasperarea unora au adoptat sistemul american de planificare si management pentru dezvoltare, certificare si design – G.N.Babakin – biroul Lavochkin), au lansat 5 misiuni:

• 9 mai – Mariner 8;
• 10 mai – Kosmos 419/Mars 1;
• 19 mai – Mars 2;
• 28 mai – Mars 3;
• 30 mai – Mariner 9.

Oare cine va ajunge primul pe orbita martiana? Suspans? Unghii roase? Hai sa vedem cum au decurs lucrurile:

1. Mariner 8 – a fost incercarea timpurie a americanilor, care nu a reusit insa sa ajunga pe orbita Pamantului din cauza unei defectiuni a treptei superioare, Centaur, care a aprit motorul din cauza defectarii unui circuit integrat din modulul de ghidare, finalul fiind prabusirea langa Puerto Rico (americanii folosesc si in prezent tot Centaur, desi intens modernizata si modificata, la Atlas V, si o vor folosi si inprima perioada de viata pentru noua racheta Vulcan, pana la aparitia noii ACES). Urmatoarele 3 lansari vor apartine sovieticilor, care devin mari favoriti.
2. Kosmos 419/Mars 1 – era cea de-a cincea generatie de nave sovietice (M71), o generatie ambitioasa, prima controlata de un computer digital (S-530) care continea o nava orbitala, un lander si un rover. Pentru a lua fata americanilor si a ajunge primii pe orbita martiana sovieticii au construit rapid o varianta simplificata a M71 (s), avand doar nava (fara lander si rover) , pe care au lansat-o sub numele de Mars 1. La fel ca si in cazul americanilor, nava nu a trecut de orbita Pamantului din cauza treptei superioare Blok D, care in urma unei programari defectuoase si-a pornit motorul cu o intarziere de 150 de ore (in loc de 1.5 ore). Ca sa fie tacamul complet, nava purta si echipamentul de cercetare francez Stereo-1 (explozii solare), fara stirea proprietarilor, iar sovieticii s-au incurcat in propriile minciuni, incercand sa omita din orice stiri esecul, dar fara a putea justifica disparitia instrumentelor europne. Sovieticii ramaneau cu cele 2 nave principale, pe care urmau sa le lanseze inaintea americanilor.
3. Mars 2 – isi propunea nu doar sa ajunga pe orbita, ci si pe sol cu un lander. A sosit in sfarsit momentul ca sovieticii sa aiba primele realizari iar Mars 2 si a ajuns cu succes pe orbitape 27 noiembire, dar din pacate in timpul unei furtuni planetare care a facut ca studiile stiintifice (si pozele) sa esueze, si a condamnat landerul (lansarea lui era preprogramata de pe Pamant, si nu au putut sa o amane pentru o data mai favorabila dupa trecerea furtunii) la o prabusire si zdrobire de suprafata martiana (find totusi primul obiect uman pe acesta planeta).
4. Mars 3 – intrat deaseamenea pe orbita imediat dupa Mars 2, adica pe 3 decembrie , de unde a facut poze si a adunat date despre temperaturi, suprafata, atmosfera si a lansat cu succes landerul pana pe sol, de unde acesta a transmis prima poza de pe Marte (alb-negru, de fapt un fundal gri din care nu se intelege nimic, probabil din cauza furtunii sus-mentionate), in cele 20 de secunde cat a functionat inainte de intreruperea comunicatiilor. Este considerat pana azi ca fiind un succes parital. Din pacate asta a inseamnat si ca roverul martian a fost condamnat; e interesant si cum arata:


Vehiculul martian PropM (Wikipedia)

5. Mariner 9 , identic cu #8, ultimul plecat de pe Pamant, a avut un parcurs fara incidente, a venit puternic pe turnanta, si pe data de…14 noiembrie, cu doua saptamani inaintea sovieticilor, a intrat pe orbita planetei rosii, devenind prima nava pamanteana care orbiteaza o planeta (alta decat Terra). Mai mult, sonda putea fi programata de pe Pamant, si astfel a asteptat pe orbita trecerea furtunii cu care s-au luptat sovieticii si si-a inceput activitatea stiintifica in ianuarie anul urmator, si apoi, in 13 luni, a reusit sa-si indeplineasca toate obiectivele de cercerare. A cartografiat 85% din suprafata planetei (rezolutie 1-2km), a observat in detaliu suprafata planetei si a introdus in cosmografie majoritatea formelor majore de relief, a studiat satelitii Phobos si Deimos si datorita trecerii de la film la inregistrare digitala (pe banda magnetica, lucru care-mi aduce aminte despre HC-urile noastre ? ) a reusit sa faca si sa transmita peste 7000 de imagini. A functionat inca jumatate de an peste termen, inainte de a ramane fara azotul necesar controlului pozitiei, si inca se afla pe orbita, estimandu-se ca se va prabusi chiar anul acesta (2020). Cursa s-a terminat cu un invingator clar. Ce-ar mai fi de spus?

Mariner 9 (NASA)

Pentru restul decadei, concurentii si-au separat misiunile, rusii lansand 4 in 1973 (americanii castigau cursa spre Mercur cu Mariner 10), iar americanii 2 in 1975.

Asadar, in 1973, din cauza conditiilor nefavorabile (distanta Pamant-Marte) si a eficientei Proton+BlokD, rusii au decis sa lanseze sondele orbitale si landerele separat, rezultand 4 misiuni in loc de 2. Cu 4 luni inainte de lansare au identificat probleme majore ale tranzistorilor 2T312 folositi pe toate navele (dezvoltati de Institutul Pulsar), care imbatraneau prematur (cauza fiind inlocuirea contactorilor placati cu aur cu unii din aluminiu de catre fabrica producatoare, care a urmarit prea indeaproape recomandarile trasate cu 4 ani in urma, la inceperea programului, de Keldysh – Institutul de cercetari spatiale, presedintia Academiei de Stiinte si ministrii implicati – de a evita utilizarea resurselor scumpe, precum anumite componente electronice de la M69 si ar fi devenit predispusi la avarii chiar in perioada in care ar fi trebuit sa ajunga la planeta rosie. Dar in lipsa unor solutii au decis sa mearga in continuare conform planului, desi sansele de succes calculate de un studiu specific erau de 50% (instrumentele instalate erau pline de astfel de tranzistori).

Prima a fost Mars 4 (sonda orbitala) care a adeverit temerile si la mijlocul calatoriei a ramas fara computerul principal, reusind doar sa treaca la distanta pe langa Marte facand cateva poze din departare. A doua sonda orbitala a fost Mars 5, care a avut ghinionul de a fi lovita pe drum (probabil) de particule sau micrometeoriti care au dus la depresurizarea lenta a navei, desi a fost inserata cu succes pe orbita. Rusii au avut la dispozitie doar 3 saptamani estimate de functionare, si au grabit toate activitatile stiintifice, reusind sa obtina 100 de imagini (din care 43 utilizabile) cu o rezolutie asemanatoare cu cea obtinuta de Mariner (100 m) si primele date despre compozitia chimica a solului. A fost considerata un succes partial, dar a ingradit sansele de succes ale urmatoarelor 2 misiuni (landerele Mars 6 si 7, care nu aveau nave pe orbita, fiind fly-by, se bazau pe sonda Mars 5 ca releu pentru comunicarea cu Pamantul. Mars 6 a avut numeroase probleme pe drum cu sistemul de comunicatii si telemetria, dar a reusit sa ajunga la Marte, sa lanseze landerul, sa primeasca date stiintifice in timpul coborarii. Dar s-a pierdut contactul in momentul asolizarii (probabil sistemul de comunicatii sau asolizarea pe teren accidentat). Mars 7 a avut si el probleme de comunicatii pe drum, iar odata ajuns la Marte, landerul a refuzat desprinderea de nava suficient de mult cat sa rateze planeta cu totul, ajungand sa orbiteze in jurul Soarelui. Dupa aceasta serie sovieticii (ministrii si resprezentantii cercetarii) au avut o noua intalnire pentru a vedea cum sa evite dezastrul provocat de electronica si avand de ales intre revenirea la componentele dezvoltate anterior (cu aproximativ 10 ani in urma, dar cu eficacitate demonstrata) si dezvoltarea de componente noi avansate (dar de 10 ori mai scumpe), au ales a doua varianta.

In 1975 a venit randul americanilor, care au schimbat si ei platforma, trecand la nu mai putin legendarul Viking 1 si 2 (lansat cu Titan III+ Centaur, la fel ca Voyager), compuse din sonda plasata pe orbita plus un lander, gandite sa functioneze 90 de zile. Intra in scena si Carl Sagan, un nume de legenda si unul dintre favoritii mei. Se dorea asolizarea pe 4 iulie pentru a sarbatori bicentenarul SUA, dar esecurile rusilor, care aveau succes pe Venus dar nu au reusit sa ajunga in siguranta pe Marte i-au speriat pe americani, si s-a ajuns la amanarea asolizarii (un esec ar fi fost oricum greu de digerat pe 4 iulie) si discutii interminabile legate de alegerea locului de asolizare. Acesta trebuie sa fie la altitudine minima (pentru a permite un timp prelungit de franare si acces la atmosfera mai putin rarefiata), la latitudini mai mici de 45° (comunicatii si temperaturi), sol nu prea moale (pericolul scufundarii) dar nici bazaltic/tare (amortizarea asolizarii si imposibilitatea de a preleva esantioane), ferit de vanturi mari (din poze trebuia sa reiasa o suprafata fara schimbari de tipare dupa furtuni), fara pietre sau canale si crevase (distrugere sau blocare la asolizare). Imaginile Mariner cu rezolutie de 90-100 m nu erau suficiente, ba chiar nici cele are sondei orbitale (cu rezolutia de 1 m). S-a apelat la supravegherea radar de pe Pamant pentru a afla duritatea si maleabilitatea locului de asolizare (locurile accidentate dispersau undele catre laturi iar cele moi aveau o multitudine de intersectii si astfel ambele apareau slab reflectorizante. Insa radarele pamantene nu puteau vedea intreaga suprafata si astfel banda de latitudine s-a ingustat la maxim 25° N sau S. Locurile au fost Chryse Planitia (22°N) si (in ultimul moment) Utopia Planitia (47° N, riscul fiind asumat dupa succesul Viking 1). Sondele orbitale erau o dezvoltare a celor din programul Mariner, sistemul de coborare (scut termic, parasute, rachete) era nou si a ramas baza misiunilor urmatoare (Pathfinder, Opportunity, Spirit), landerul propriu-zis era asemanator cu Surveyor dar mai mare. Totul a decurs perfect si in august si septembrie 1976 ambele au asolizat cu succes si au transmis prima poza cu propriul picior pe solul rosu (pentru a vedea daca se scufunda). Si ce succes urias urma. Sondele orbitale au functionat pana in ’78 si ’80, iar landerele pana in ’80 si ’82! 4500 de poze de la sol (rezolutii mari, suficiente pentru determinarea particolelor din atmosfera si unele panoramice) si 52 000 de pe orbita (color, inclusiv stereo), cartografierea a 97% din suprafata cu rezolutii de 300 m (80 m in anumite zone), meteorologie, pedologie, geografie, compozitia solului si atmosferei, campurile magnetice, propagarea undelor radio si influenta campului gravitational solar, Phobos si Deimos (forma, compozitie, densitate, aspect), diferentele climatice intre emisferele nordice si sudice (nordul umed si sudul uscat, cu furtuni de nisip) samd. La capitolul probleme bifam seismografia (1 instrument nu a functionat si celalalt nu a detectat nimic notabil) si esecul misiunii principale de a descoperi (sau infirma) prezenta vietii pe Marte in pofida multiplelor experimente microbiologice si de chimie orgranica din cauza criteriilor de succes experimental neadecvate.

Carl Sagan si model Viking (NASA)

 

Va urma.

Marius B

Surse:
1. Asif A. Siddiqi – Beyond Earth A CHRONICLE OF DEEP SPACE EXPLORATION, 1958–2016
2. Boris Chertok – Rockets and People
3. Perminov, V. G. – The Diffcult Road to Mars

4. VMC The Mars Webcam, ESA Mars Express ( https://www.flickr.com/photos/esa_marswebcam )
5. Mars Weather ( https://mars.nasa.gov/insight/weather/ )
6. Valles Marineris – The Grand Canyon of Mars ( https://solarsystem.nasa.gov/resources/683/valles-marineris-the-grand-canyon-of-mars/ )
7. Olympus Mons ( https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2003/04/Olympus_Mons_25_kilometres_high_is_the_highest_volcano_in_the_Solar_System )

8. https://www.nature.com/articles/s41561-020-0544-y
9. https://www.nature.com/articles/s41550-019-0813-0
10. https://www.teslarati.com/terraforming-mars-is-still-possible-despite-nasa-scientists/
11. https://www.teslarati.com/elon-musk-terraform-mars-clean-energy-plan-controversy/
12. https://shop.spacex.com/products/nuke-mars-t-shirt
13. https://www.marssociety.org/
14. https://www.bbc.com/news/science-environment-47227660
15. https://www.planetary.org/explore/space-topics/space-missions/missions-to-mars.html
16. https://www.space.com/13558-historic-mars-missions.html
17. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_missions_to_Mars
18. http://marspedia.org/Home
19. https://www.jpl.nasa.gov/infographics/infographic.list.php?catId=28
20. https://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=1090
21. https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA23623
22. https://www.jpl.nasa.gov/missions/mariner-4/
23. https://exploration.esa.int/web/mars/-/44997-the-red-planet
24. https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mapping_Mars
25. https://sci.esa.int/web/mars-express/-/31029-martian-surface
26. https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Mars
27. https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/viking.html
28. https://www.nasa.gov/mission_pages/mars/missions/index-past.html
29. https://solarsystem.nasa.gov/planets/mars/exploration/?page=0&per_page=10&order=launch_date+desc%2Ctitle+asc&search=&tags=Mars&category=33
30. https://mars.nasa.gov/all-about-mars/facts/
31. https://solarsystem.nasa.gov/planets/mars/in-depth/
32. https://mars.nasa.gov/mars-exploration/missions/?page=0&per_page=99&order=date+desc&search=&category=167
33. https://history.nasa.gov/SP-4212/ch9.html
34. https://mars.nasa.gov/internal_resources/828/
35. https://history.nasa.gov/monograph15.pdf